Transcript 10. Електричний струм в електролітах.

Шніт Валерия 11-А
Електролітична дисоціація
Електролітична дисоціація
По електричних властивостях всі рідини можна розділити на 2 групи:
Рідини
Провідні
Не провідні
Містять вільні заряджені
частинки (дисоціюючі) –
електроліти.
Ті, що не містять вільні
заряджені частинки (не
дисоціюючі).
До них відносяться
розчини (найчастіше водні)
і розплави солей, кислот й
основ.
До них відносяться
дистильована вода, спирт,
мінеральне масло ...
Електролітичної дисоціацією називається розпад нейтральних
молекул речовини в розчиннику на позитивні і негативні іони.
Електролітична дисоціація
Електролітична дисоціація кухонної солі
Na Cl
NaCl  Na+ + ClДисоціація інших
речовин:
CuSO4  Cu 2+ + SO42HCl  H + + ClH2SO4  H+ + H+ + SO42-
Na+
Cl-
CaCl2  Ca 2+ + Cl- +
Cl-
При дисоціації іони металів і водню завжди заряджені позитивно, а іони
кислотних радикалів і групи ОН – негативно.
Електричний струм в
електролітах. Електроліз
Электроліз
Іони в електроліті рухаються хаотично, але при створенні електричного
поля характер руху стає впорядкованим: позитивні іони (катіони)
рухаються до катода, негативні іони (аніони) рухаються до анода
- (катод)
+ (анод)
-
+
Електричний струм в
електролітах являє
+
-
+
собою впорядкований
рух позитивних і
негативних іонів
-
+
Электроліз
Розглянемо, що відбувається, коли іони досягають електродів (на
прикладі мідного купоросу)
CuSO4  Cu 2+ + SO42-
На катоді:
Позитивні іони міді, підходячи до
катода, отримують два відсутніх
електрона, відновлюючись до
металевої міді
- (катод)
Cu 2+ + 2 е  Cu 0
+
Cu 2+
+
Cu 2+
У процесі протікання струму через
електроліт на катоді відбувається
осідання шару чистої міді електроліз розчину мідного
купоросу
Электроліз
На аноді:
+ (анод)
SO42-
-
Сульфат – іони SO42- , підходячи
до анода, віддають йому два
зайвих електрона, які через
джерело струму надходять на
катод і приєднуються до
позитивних іонів міді
SO42Виділення речовини на електродах внаслідок окисно - відновних
реакцій при проходженні струму через електроліт називається
електролізом.
Закони електролізу
Закони електролізу
Досліджував електроліз і відкрив його закони англійський фізик Майкл
Фарадей в 1834 році
Перший закон електролізу
Маса речовини, яка виділяється
на електродах при електролізі,
прямо пропорційна величині
заряду, що пройшов через
електроліт
m  kq
k – електрохімічний еквівалент
речовини
Майкл Фарадей (1791 – 1867)
Відкрив явище електромагнітної
індукції, закони електролізу, ввів
уявлення про електричне і
магнітне поле
(дорівнює масі речовини, яка
виділяється при проходженні через
електроліт заряду 1 Кл)
Якщо врахувати, що q = I t, то
m  k  I t
Закони електролізу
Другий закон електролізу
При однаковій кількості електрики (електричному заряді, що пройшов
через електроліт) маса речовини, яка виділяється при електролізі,
пропорційна відношенню молярної маси речовини до валентності
M1 M 2
m1 : m2  k1 : k2 
:
z1 z2
m - маса виділеної речовини
k - електрохімічний еквівалент
М - молярна маса речовини
z - валентність речовини
Заряд, необхідний для виділення 1 благаючи речовини, однаковий для
всіх електролітів. Він називається числом Фарадея F
F  N A  e  9.6510 Кл / моль
4
Електрохімічний еквівалент і число
Фарадея пов'язані співвідношенням
M
k
zF
Застосування електролізу
Застосування електролізу
ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРОЛІЗУ
Отримання хімічно чистих речовин
Гальваностегія
Гальванопластика
Застосування електролізу
Засновником гальванотехніки та її найширшого застосування є
Б. С. Якобі, який винайшов в 1836 році гальванопластику
Борис Семенович Якобі
(1801 – 1874) – російський
академік, який відкрив
гальванопластику, який
створив першу конструкцію
електродвигуна
Гальванотехніка - це галузь
прикладної електрохімії, сенс якої
полягає в отриманні
електролітичним шляхом
металевих копій будь-яких
предметів (гальванопластика)
або ж у нанесенні цим же
способом металевих покриттів на
будь-які поверхні
(гальваностегія). Спосіб цей
свого часу широко
використовувався в
поліграфічній промисловості і в
певних випадках застосовується і
зараз.
Застосування електролізу
1. Отримання хімічно чистих речовин
Рафінування міді
- катод
+ анод
Катод – тонка
пластина чистої міді,
анод – товста
пластина неочищеної
міді
CuSO4
При проходженні
струму через
електроліт на катоді
осідає чиста мідь,
анод витрачається і
виснажується
Домішки
залишаються в
електроліті або
осідають на дно
При щільності струму 0,3 А на 1
дм² процес йде кілька днів
Застосування електролізу
1. Отримання хімічно чистих речовин
Отримання алюмінію
Алюміній отримують електролітичним способом з глинозему
(згадайте - алюміній є одним з найпоширеніших хімічних елементів
земної кори і міститься в будь глині​​)
Електролітичним способом отримують:
Магній, натрій, калій, кальцій ...
Соду, хлор, хлористий кальцій ...
Здійснивши, наприклад, електроліз розчину кухонної солі NaCl, ми можемо
отримати відразу 3 корисних хімічних речовини:
Газоподібні водень і хлор, а також розчин їдкого натру NaOH
Застосування електролізу
2. Гальваностегія
Гальваностегія –
покриття предметів
неокисляющих металами
для захисту від корозії
(Ni, Cr, Zn, Ag, Au, Cu …)
Застосування електролізу
3. Гальванопластика
Гальванопластика – отримання
відшаровується копій предмета, отриманих
шляхом осадження металу на поверхні
предмета електролітичним способом
Точність копіювання форми предмета дуже
висока, тому що процес йде на іонному
(молекулярному) рівні
Застосування:
Отримання рельєфних копій барельєфів,
статуй
Копія барельєфа,
отримана методом
гальванопластики
- Виготовлення кліше, поліграфія
- Випуск цінних паперів, грошей
Застосування електролізу
Крім зазначених вище, електроліз знайшов застосування і в
інших областях:
отримання оксидних захисних плівок на металах (анодування);
електрохімічна обробка поверхні металевого виробу (поліровка);
електрохімічне фарбування металів (наприклад, міді, латуні,
цинку, хрому та ін);
очищення води - видалення з неї розчинних домішок. В
результаті виходить так звана м'яка вода (за своїми
властивостями наближається до дистильованої);
електрохімічна заточка ріжучих інструментів (наприклад,
хірургічних ножів, бритв і т.д.).